Nền công nghiệp cơ khí xưa và nay

Lần sau cậu tự đi đun nước, nhưng không phải để uống, mà là để quan sát sự sôi được kỹ hơn. James đưa thìa con úp lên vòi ấm, luồng hơi nước đẩy thìa ra và trong lòng nó thì đọng lại những giọt nước li ty; giữ cho nắp chặt lại thì sức đẩy mạnh hơn. Cậu cứ băn khoăn mãi...
Sau đó, J.Watt làm thợ phụ cho một nhà chế tạo dụng cụ tại Luân Đôn. Một năm sau, J.Watt trở lại quê hương và được Trường Đại học Glassgow thuộc Scoland dành cho một vài phòng để mở xưởng sửa chữa dụng cụ. Tại đây, cậu được giao sửa chữa đủ các loại thiết bị và dụng cụ. J.Watt nhanh chóng nắm bắt được những nguyên lý vận hành của từng loại thiết bị, dụng cụ mà khách hàng đem đến nhờ sửa chữa. Anh lại được sự động viên khích lệ của giáo sư Jaseph Black là giảng viên lý thuyết của trường Glasgow. Cũng từ đây J.Watt định hướng cho mình là đi sâu về lĩnh vực động cơ. Nhưng vào thời điểm này mới chỉ đơn điệu có một loại động cơ newcomen dùng để hút nước trong các mỏ than của nước Anh. Nền công nghiệp khai thác than làm nguyên liệu của nước Anh thời bấy giờ đang phát triển nhanh.
Vào đầu năm 1764, người ta mang đến một động cơ newcomen của một mỏ than bị hỏng đến xưởng của J.Watt để nhờ sửa chữa. Như một sự đánh thức ước mơ, J.Watt xoay trần ra để tìm nguyên nhân của sự hỏng hóc, tháo pittông, xilang để quan sát, đo đạc thông số, rồi chỉnh sửa lại, lắp chúng lại để thử, vẫn chưa được; lại tháo rỡ, cứ như thế trong mấy ngày liền... Nhờ đó J.Watt hiểu rất kỹ về loại động cơ cổ điển này. Anh nhanh chóng nhận ra nhược điểm của nó: thân xác thì cồng kềnh, chạy thì ì ạch, ồn ào, ầm ĩ và tiêu thụ nhiên liệu quá nhiều...
Cuối cùng thì chiếc động newcomen cũng được chữa chạy để trả về cho chủ mỏ. Nhưng anh không dừng lại ở đó. Từ đây, J.Watt liên hệ với sự đẩy của hơi nước lên nắp, lên vòi ấm. Anh quyết định làm lại một số thí nghiệm mới theo hướng này: chế tác một động cơ mới dùng sức của hơi nước để đẩy pittông, nhưng với loại xilanh tác dụng kép (2 chiều), muốn như vậy phải chế ra được bộ phận điều khiển luồng hơi có tác dụng điều tiết tốc độ và đổi hướng dòng hơi... J.Watt tự chế tạo ra mẫu động cơ mới theo ý tưởng đó rồi thử nghiệm, tra cứu, rồi lại chế tạo dạng mới, lại thử nghiệm... không quản ngại tốn kém, công sức. Sau một năm trời miệt mài say mê thực hiện ý tưởng, đến năm 1765, J.Watt cho ra đời động cơ bằng hơi nước đầu tiên trên thế giới.
Loại máy hơi nước đầu tiên này được đánh giá rất cao ngay từ khi nó mới ra đời. Năm 1769, Hội đồng Khoa học Hoàng gia Anh đã cấp bằng sáng chế cho công trình sáng tạo quan trọng của J.Watt. Ngành cơ khí non trẻ của nước Anh lúc bấy giờ đón nhận nó một cách đầy tự hào, bởi dựa và nguyên lý của J.Watt người ta đã vận dụng và sáng tạo thêm để phục vụ cho đời sống của con người. Cùng với sự phát triển của ngành mỏ than và ngành luyện thép mà công nghệ chế tạo máy móc của nước Anh phát triển nở rộ và trở thành đầu tầu thúc đẩy nhiều quốc gia khác như Pháp, Đức, Italia... cùng phát triển theo.
Các máy công cụ ra đời giúp cho con người sản xuất được hàng loạt xilanh, pittông, khung máy, ốc vít, bàn tiện, bàn ren. Nhờ đó, ngành cơ khí lắp ráp được hàng loạt máy móc riêng lẻ, máy móc thay thế dần lao động chân tay. Vào năm 1800, tầu biển chạy bằng hơi nước được chế tạo thành công. Đây cũng là cuộc cách mạng ngành hàng hải.
Năm 1801, ngành công nghiệp cơ khí có thêm một phát minh mới của Jaka là áp dụng phiếu đục lỗ, thông qua các phiếu đục lỗ đã được lập trình mà máy móc phải hoạt động theo các lỗ đã lập trình sẵn đó. Phát minh này tuy còn sơ khai, nhưng có ý nghĩa mở đường cho hướng tự động hóa trong ngành cơ khí kể từ đó.
Năm 1805, động cơ hơi nước công suất lớn do kỹ sư Tri-oai chế tạo, mở ra triển vọng lớn cho ngành giao thông vận tải. Mười năm sau, năm 1815, Laenec phát minh ra ống nghe và ngay sau đó ngành cơ khí sản xuất thiết bị cho ngành ytế, bắt đầu phát triển mà khởi đầu là sản xuất hàng loạt ống nghe cho bác sĩ ở khắp châu Âu để chuẩn đoán bệnh.
Năm 1820, Niepse phát minh ra máy chụp ảnh, mở đường cho ngành cơ khí chính xác và quang học phát triển. Chẳng bao lâu sau, nó đã đưa ra thị trường với hàng loạt máy chụp ảnh phục vụ cho nhu cầu xã hội.
Năm 1929, nhờ có loại động cơ hơi nước công suất lớn, người ta đã chế tạo ra chiếc đầu tầu xe lửa đầu tiên (xem hình 2), đánh dấu bước khởi đầu cho cuộc cách mạng trong ngành giao thông đường bộ. Cũng phải nói thêm rằng, mới đầu, chiếc xe lửa này được chạy trên đường bộ và phải có một người đàn ông khoẻ mạnh chạy trước đầu tầu để hô hoán, dẹp đường, báo cho khách bộ hành tránh xa để xe chạy. Do sự phiền phức và an toàn như vậy nên chỉ ít lâu sau loại “đầu tầu xe hỏa chạy bằng động cơ hơi nước đi trên đường bộ” phải đình chỉ hoạt động. Sự cấm đoán này của nhà đương cục làm nảy sinh ra ý tưởng kỹ thuật mới: cho tầu hỏa chạy trên đường ray (nay nghe có vẻ đơn giản làm vậy, nhưng cách đây gần 250 năm, nó là một ý tưởng kỹ thuật táo bạo). Thế là chẳng bao lâu sau, chiếc xe hỏa đầu tiên chạy trên đường ray ra đời, nối hai thành phố của Anh là Daclinton và Stocton lại với nhau, mang đến tràn ngập niềm vui cho dân chúng của hai thành phố này.
Có được những thành quả khởi đầu tốt đẹp là nhờ sự ra đời đúng lúc của máy hơi nước do J.Watt sáng chế ra. Cũng phải nói thêm rằng, J.Watt, khi sáng tạo ra nó chỉ là nhờ những khái niệm mang tính trực giác, mà chưa hề biết đến quy luật nhiệt động học để hướng dẫn công việc của mình. Nhưng, dựa trên nguyên lý đó, cộng với sự phát triển của khoa học “nhiệt động học” và ngành cơ khí phát triển của nước Anh, chẳng bao lâu, người ta đã chế tạo ra những động cơ cực lớn, để năm 1830, (chiếc tầu thuỷ chạy bằng hơi nước công suất lớn lần đầu tiên ra đời. Ngay sau đó, nó đã lập được kỷ lục: Vượt Đại Tây Dương đi từ châu Âu sang châu Mỹ. Ngành cơ khí đóng tầu còn có thêm một sáng tạo đáng nhớ nữa, đó là năm 1810 đã chế tạo thành công chiếc chân vịt đầu tiên để thay thế bánh lái và con tầu vượt đại dương đầu tiên đã được áp dụng kỹ thuật này.
Có thể nói, ngành công nghiệp cơ khí phát triển mạnh đã tạo ra cuộc “cách mạng hóa” các điều kiện sống và làm việc trong hoạt động kinh tế – xã hội của thế giới thời đó. Còn các nhà khoa học ngày nay thì có một cách nhìn khái quát riêng, họ cho rằng: trên thế giới đã và đang diễn ra 3 cuộc cách mạng khoa học công nghệ mà trong đó cơ khí đóng vai trò then chốt. Ba cuộc cách mạng đó là:
* Cuộc cách mạng thứ nhất: Nổ ra đầu tiên ở nước Anh vào khoảng giữa thế kỷ XVIII. Cuộc cách mạng này đã thay lao động thủ công bằng sử dụng máy móc. Nó còn được gọi là bước khởi đầu của thời đại “cơ khí hóa”. Thành tựu nổi bật nhất của nó chính là phát minh ra máy hơi nước làm tăng năng suất lao động.
* Cuộc cách mạng thứ hai: Từ cuối thế kỷ thứ XIX đến những năm 30 của thế kỷ XX. Nó ứng dụng rộng rãi sức điện, phát minh động cơ đốt trong, điện khí hóa..
* Cuộc cách mạng thứ ba: từ sau chiến tranh thế giới thứ hai đến nay. Nó ứng dụng rộng rãi kỹ thuật điện tử, tự động hóa đặc biệt là công nghệ thông tin, vật liệu mới, công nghệ sinh học, hạt nhân, công nghệ vũ trụ...
Ngành cơ khí của nước ta đang đứng trước thử thách mới và vận hội mới mà mục tiêu trước hết nhắm vào là: Chế tạo thiết bị toàn bộ cho những ngành kinh tế then chốt với tỷ lệ nội địa hóa ngày một nâng cao, bắt nhịp được với công nghệ tiên tiến. Tuy còn nhiều khó khăn trước mắt, nhưng những gì mà ngành cơ khí đã đạt được thông qua các công trình về xây dựng, đóng tầu, ôtô, bột giấy, xi măng, đường mía, dầu khí, hóa chất, điện lực.v.v... chúng ta hoàn toàn có đủ cơ sở để tin rằng, một ngày không xa, nền cơ khí của Việt Nam có thể sánh vai được với các nước bạn bè năm châu bốn biển, góp phần xứng đáng vào việc thực hiện mục tiêu đưa nước ta trở thành nước công nghiệp vào năm 2020 mà Đảng ta đã đề ra.